În timpul dezvoltării și funcționării navei spațiale reutilizabile a Navetei Spațiale, NASA a realizat o mare varietate de programe de cercetare auxiliare. Au fost studiate o varietate de aspecte ale proiectării, fabricării și funcționării tehnologiei avansate. Scopul unora dintre aceste programe a fost îmbunătățirea anumitor caracteristici operaționale ale tehnologiei spațiale. Deci, comportamentul șasiului în diferite moduri a fost studiat în cadrul programului LSRA.
La începutul anilor nouăzeci, navele Space Shuttle deveniseră unul dintre principalele mijloace americane de livrare a mărfii pe orbită. În același timp, dezvoltarea proiectului nu sa oprit, atingând acum principalele caracteristici ale funcționării unor astfel de echipamente. În special, încă de la început, navele s-au confruntat cu anumite restricții privind condițiile de debarcare. Nu au putut fi plantați cu nori sub 8000 de picioare (puțin peste 2,4 km) și cu vântul transversal mai mare de 15 noduri (7,7 m / s). Extinderea gamei de condiții meteorologice permise ar putea duce la consecințe pozitive cunoscute.
Laboratorul de zbor CV-990 LSRA, iulie 1992
Restricțiile împotriva vântului erau legate în primul rând de rezistența șasiului. Viteza de aterizare a Navetei a atins 190 de noduri (aproximativ 352 km / h), datorită căreia alunecarea, compensând vântul lateral, a creat sarcini inutile pe tije și roți. Dacă s-ar depăși o anumită limită, astfel de sarcini ar putea duce la distrugerea anvelopelor și la anumite accidente. Cu toate acestea, reducerea cerințelor de performanță la aterizare ar fi trebuit să aibă rezultate pozitive. Din acest motiv, un nou proiect de cercetare a fost lansat la începutul anilor nouăzeci.
Noul program de cercetare poartă numele componentei sale principale - Avioane de cercetare a sistemelor de aterizare. În cadrul său, trebuia să pregătească un laborator special de zbor, cu ajutorul căruia ar fi posibil să se verifice particularitățile funcționării trenului de aterizare Shuttle în toate modurile și în diferite condiții. De asemenea, pentru a rezolva sarcinile atribuite, a fost necesară efectuarea unor cercetări teoretice și practice, precum și pregătirea unui număr de probe de echipamente speciale.
Vedere generală a utilajului cu echipamente speciale
Unul dintre rezultatele studiului teoretic al problemelor îmbunătățirii caracteristicilor de aterizare a fost modernizarea pistei Centrului Spațial. J. F. Kennedy, Florida. În timpul reconstrucției, banda de beton cu o lungime de 4, 6 km a fost restaurată, iar acum o parte semnificativă a acesteia a fost distinsă printr-o nouă configurație. Secțiunile de 1 km de lângă ambele capete ale benzii au primit un număr mare de caneluri laterale mici. Cu ajutorul lor, s-a propus devierea apei, ceea ce a redus restricțiile asociate precipitațiilor.
Deja pe pista reconstruită, era planificată efectuarea testelor laboratorului de zbor LSRA. Datorită diferitelor caracteristici ale designului său, a trebuit să simuleze complet comportamentul unei nave spațiale. Utilizarea benzii de lucru utilizate în programul spațial a contribuit, de asemenea, la obținerea celor mai realiste rezultate.
Laboratorul de zbor aterizează cu tija extinsă. 21 decembrie 1992
Pentru a economisi și a accelera munca în laboratorul de zbor, s-a decis reconstruirea aeronavei existente. Fosta linie de pasageri Convair 990 / CV-990 Coronado a devenit transportatorul echipamentului special. Aeronava la dispoziția NASA a fost construită și transferată către una dintre companiile aeriene în 1962 și a fost operată pe linii civile până la mijlocul deceniului următor. În 1975, aeronava a fost cumpărată de Agenția Aerospațială și trimisă la centrul de cercetare Ames. Ulterior, a devenit baza mai multor laboratoare de zbor în diferite scopuri, iar la începutul anilor nouăzeci s-a decis asamblarea unei mașini LSRA pe baza sa.
Scopul proiectului LSRA a fost studierea comportamentului trenului de aterizare Shuttle în diferite moduri și, prin urmare, aeronava CV-990 a primit echipamentul adecvat. În partea centrală a fuselajului, între suporturile principale standard, a fost amplasat un compartiment pentru instalarea unui rack care simulează un ansamblu de navă spațială. Datorită volumului limitat al fuselajului, un astfel de montant a fost fixat rigid și nu a putut fi îndepărtat în zbor. Cu toate acestea, raftul a fost echipat cu o acționare hidraulică, sarcina căreia a fost deplasarea unităților pe verticală.
CV-990 în zbor, aprilie 1993
Laboratorul de zbor al noului tip a primit suportul principal al Navetei Spațiale. Suportul în sine avea o structură destul de complexă, cu amortizoare și mai multe strunguri, dar se distingea prin rezistența necesară. În partea inferioară a raftului, exista o axă pentru o roată mare cu o anvelopă armată. Unitățile standard împrumutate de la Shuttle au fost completate cu numeroși senzori și alte echipamente care monitorizează funcționarea sistemelor.
Așa cum a fost conceput de autorii proiectului Landing Systems Research Aircraft, laboratorul de zbor CV-990 trebuia să decoleze folosind propriul tren de aterizare și, după ce a efectuat virajele necesare, să aterizeze. Imediat înainte de aterizare, suportul central, împrumutat din tehnologia spațială, a fost ridicat. În momentul atingerii barelor principale ale aeronavei și comprimării amortizoarelor lor, hidraulica a trebuit să coboare suportul navetei și să simuleze atingerea trenului de aterizare. Cursa post-aterizare a fost realizată parțial folosind șasiul de testare. După reducerea vitezei la un nivel prestabilit, hidraulica a trebuit să ridice din nou suportul de testare.
Principalele trenuri de aterizare și echipamente de cercetare stabilite. Aprilie 1993
Împreună cu puntea „extraterestră” și comenzile sale, aeronava experimentală a primit alte mijloace. În special, a fost necesară instalarea unui balast, cu ajutorul căruia sarcina pe șasiu, inerentă tehnologiei spațiale, a fost simulată.
Chiar și în faza de dezvoltare a echipamentului de testare, a devenit clar că lucrul cu șasiul de testare ar putea fi periculos. Roțile fierbinți cu presiune internă ridicată, care au experimentat stres mecanic grav, ar putea exploda pur și simplu cu unul sau alt impact extern. O astfel de explozie a amenințat cu rănirea oamenilor pe o rază de 15 m. La distanță de două ori, testerii au riscat leziuni auditive. Astfel, era necesar un echipament special pentru a lucra cu roți periculoase.
O soluție originală la această problemă a fost propusă de angajatul NASA David Carrott. El a cumpărat un model RC la scara 1:16 al unui tanc al celui de-al doilea război mondial și și-a folosit șasiul urmărit. În locul unui turn standard, pe carena au fost instalate o cameră video cu mijloace de transmisie a semnalului, precum și un burghiu electric controlat radio. Mașina compactă, numită Tire Assault Vehicle, a trebuit să se apropie în mod independent de șasiul laboratorului CV-990 mototolit și să facă găuri în anvelopă. Datorită acestui fapt, presiunea din roată a fost redusă la un nivel sigur, iar specialiștii s-au putut apropia de șasiu. Dacă roata nu putea rezista sarcinii și exploda, atunci oamenii rămâneau în siguranță.
Aterizare test, 17 mai 1994
Pregătirea tuturor componentelor noului sistem de testare a fost finalizată la începutul anului 1993. În aprilie, laboratorul de zbor CV-990 LSRA a ieșit în aer pentru prima dată pentru a testa performanțele aerodinamice. În timpul primului zbor și a testelor ulterioare, laboratorul a fost operat de pilotul Charles Gordon. Fullerton. S-a stabilit rapid că suportul fix al navetei, în general, nu afectează aerodinamica și caracteristicile de zbor ale transportatorului. După astfel de verificări, a fost posibil să se continue cu teste depline care să corespundă obiectivelor inițiale ale proiectului.
Testele de aterizare ale noului șasiu au început cu o verificare a uzurii anvelopelor. Un număr mare de aterizări au fost efectuate la diferite viteze în intervalul acceptabil. În plus, a fost studiat comportamentul roților pe diferite suprafețe, pentru care laboratorul zburător Convair 990 LSRA a fost trimis în mod repetat la diferite aerodromuri utilizate de NASA. Astfel de studii preliminare au făcut posibilă colectarea informațiilor necesare și într-un anumit mod ajustarea planului pentru teste ulterioare. În plus, chiar și ei au reușit să influențeze funcționarea în continuare a complexului Navetei Spațiale.
Produsul Tire Assault Vehicle funcționează cu anvelopa testată. 27 iulie 1995
La începutul anului 1994, specialiștii NASA au început să testeze alte capacități tehnologice. Acum aterizările au fost efectuate la diferite forțe ale vântului lateral, inclusiv la cele care depășesc cea admisă pentru aterizarea Shuttle. Viteza mare de aterizare, combinată cu alunecarea la atingere, ar fi trebuit să ducă la o abraziune crescută a cauciucului și se aștepta ca noi teste să studieze cu atenție acest fenomen.
O serie de zboruri și aterizări de testare, efectuate pe parcursul mai multor luni, au făcut posibilă găsirea modurilor optime în care impactul negativ asupra designului roților a fost minim. Prin utilizarea lor, a fost posibil să se obțină posibilitatea unei aterizări sigure într-un vânt transversal de până la 20 de noduri (10, 3 m / s) în întreaga gamă de viteze de aterizare. Testele au arătat că cauciucul anvelopelor a fost parțial abrazat, uneori până la cablul metalic. În ciuda acestei uzuri, anvelopele și-au păstrat rezistența și au permis finalizarea sigură a cursei.
Aterizarea cu distrugerea anvelopelor. 2 august 1995
Studiul comportamentului anvelopelor existente la viteze diferite, cu diferite vânturi transversale, a fost realizat în mai multe situri ale NASA. Datorită acestui fapt, a fost posibil să găsim cea mai bună combinație de suprafețe și caracteristici, precum și să facem recomandări pentru aterizarea pe diverse piste. Principalul rezultat al acestui lucru a fost simplificarea funcționării tehnologiei spațiale. În primul rând așa-numitul. ferestre de aterizare - intervale de timp cu condiții meteorologice acceptabile. În plus, au existat câteva consecințe pozitive în contextul aterizării de urgență a navei spațiale imediat după lansare.
După finalizarea principalului program de cercetare, care avea o legătură directă cu funcționarea practică a echipamentelor, a început următoarea etapă de testare. Acum tehnica a fost testată la limita posibilităților, ceea ce a dus la consecințe de înțeles. În cadrul mai multor aterizări de testare, s-au atins vitezele și sarcinile maxime posibile pe șasiul navei spațiale. În plus, a fost studiat comportamentul de alunecare care depășește limitele admise. Componentele șasiului nu au fost întotdeauna capabile să facă față sarcinilor rezultate.
Roata investigată după o aterizare de urgență. 2 august 1995
Deci, la 2 august 1995, când a aterizat cu viteză mare, anvelopa a fost distrusă. Cauciucul era rupt; cablul metalic expus nu a rezistat nici sarcinii. După ce a pierdut suportul, janta a alunecat de-a lungul suprafeței pistei și a măcinat aproape până la ax. Unele părți ale rack-ului au fost, de asemenea, deteriorate. Toate aceste procese au fost însoțite de zgomot monstruos, scântei și o urmă de foc care se întindea în spatele tejghelei. Unele dintre piese nu au mai fost supuse restaurării, dar experții au putut determina limitele capacităților roții.
De asemenea, aterizarea testului din 11 august s-a încheiat cu distrugere, dar de data aceasta majoritatea unităților au rămas intacte. Deja la sfârșitul cursei, anvelopa nu putea rezista sarcinii și a explodat. În urma unei mișcări suplimentare, cea mai mare parte a cauciucului și a cablului au fost smulse. După sfârșitul cursei, pe disc a rămas doar o mizerie de cauciuc și sârmă, deloc ca o anvelopă.
Rezultatul aterizării la 11 august 1995
Din primăvara anului 1993 până în toamna anului 1995, piloții de testare NASA au efectuat 155 de aterizări de testare la laboratorul de zbor Convair CV-990 LSRA. În acest timp, au fost efectuate numeroase studii și a fost colectată o cantitate mare de date. Fără să aștepte sfârșitul testelor, experții din industria aerospațială au început să rezume rezultatele programului. Nu mai târziu de începutul anului 1994, s-au format noi recomandări pentru aterizarea și întreținerea ulterioară a tehnologiei spațiale. În curând toate aceste idei au fost puse în aplicare și au adus un fel de avantaj practic.
Lucrările în cadrul programului de cercetare a sistemelor de aterizare au continuat timp de câțiva ani. În acest timp, a fost posibil să colectăm o mulțime de informații necesare și să determinăm potențialul sistemelor existente. În practică, a fost confirmată posibilitatea de a crește unele dintre caracteristicile de aterizare fără utilizarea de noi unități, ceea ce a redus cerințele pentru condițiile de aterizare și a simplificat funcționarea navetelor. Deja la mijlocul anilor nouăzeci, toate principalele constatări ale programului LSRA au fost utilizate în elaborarea documentelor de orientare existente.
Aterizare test 12 august 1995
Singurul laborator de zbor bazat pe o linie de pasageri, folosit ca parte a proiectului LSRA, a revenit în curând la reconstrucție. Aeronava CV-990 a păstrat o parte semnificativă din resursa atribuită și, prin urmare, ar putea fi folosită într-un rol sau altul. Standul de cercetare pentru montarea roților a fost îndepărtat și pielea a fost refăcută. Mai târziu, această mașină a fost din nou folosită în cursul diferitelor studii.
Complexul Navetei Spațiale a funcționat de la începutul anilor '80, dar în primii ani, echipajele și organizatorii misiunii au trebuit să se conformeze cu unele destul de dure legate de aterizare. Programul de cercetare a sistemelor de aterizare a aeronavei a permis clarificarea capacităților reale ale tehnologiei și extinderea gamelor de caracteristici admisibile. În curând, aceste studii au condus la rezultate reale și au avut un efect pozitiv asupra funcționării ulterioare a echipamentului.
